A szinkron- és aszinkronmotorok közti különbségekről

2016. március 2. | Lantos Tivadar |  70 473 |

Az alábbi tartalom archív, 9 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Az alábbiakban röviden összefoglaljuk, hogy mi az alapvető különbség a szinkron- és aszinkronmotorok között, és megemlítjük, hogy a gyakorlatban hol, mire lehet használni egyik vagy másik motort. Aszinkrongépek motoros üzeme Az aszinkrongépeket els...

Az alábbiakban röviden összefoglaljuk, hogy mi az alapvető különbség a szinkron- és aszinkronmotorok között, és megemlítjük, hogy a gyakorlatban hol, mire lehet használni egyik vagy másik motort.

Aszinkrongépek motoros üzeme

Az aszinkrongépeket elsősorban motoros üzemben használják, ahol a villamos energiát mechanikai energiává alakítják valamilyen munkagép meghajtására. A háromfázisú aszinkronmotor állórészén elhelyezett háromfázisú tekercselésre rákapcsolva a szinuszos háromfázisú feszültséget, az állórészben forgó mágneses tér alakul ki. Ennek fordulatszáma az állórészt tápláló hálózat f1 frekvenciája és a gép p póluspár számával arányos: n0=f1/p.

A forgó mágneses tér hatására a forgórészben feszültség indukálódik, melynek hatására a villamosan rövidre zárt forgórészben áram indukálódik. Az áram és a mágnes tér kölcsönhatása nyomatékot létesít, amely a forgórészt a térrel egyező irányban forgásba hozza. Minél inkább közeledik a fordulatszám az n0 szinkron fordulathoz, annál kisebb a forgórészben indukálódó feszültség, mert a forgó mágnes tér és a forgórész közötti relatív sebesség annál inkább csökken. Ebből következik az a tény, ha a forgórész elérte a szinkron fordulatszámot, a tekercseiben nem indukálódik feszültség, nem jön létre áram és így nyomaték sem keletkezik. Tehát a gép csak a szinkrontól különböző fordulatszám mellett tud nyomatékot kifejteni.  

Szinkron gépek generátoros működése

Ezzel szemben nézzük meg a szinkrongép működését, melyet az esetek többségében generátoros üzemben használnak. Az aszinkrongéppel ellentétben a szinkrongép csak kitüntetett fordulatszámon képes tartósan üzemelni, a gép fordulatszáma és frekvenciája közötti szoros kapcsolat miatt (f = p n). Ezért frekvenciája állandó, nem lehet változtatni.

A szinkronmotor állórészének felépítése megegyezik az aszinkronmotorok állórészének felépítésével, azaz itt is n0 szinkron fordulatszámú körforgó teret hozunk létre, amellyel a forgórész „együtt jár”. A szinkrongépeket hálózatra kapcsolása előtt „szinkronizálni” kell. Ez azt jelenti, hogy üres járásban a forgórész mágnes külső forgatásával egy forgó mágneses teret kell létrehozni, ami váltakozó feszültséget indukál az állórész tekercsekben. Ezt az indukált feszültséget Up pólusfeszültségnek hívjuk, (mert a forgórész pólusfluxus hatására keletkezik).  Motoroknál az indítás indító segédgéppel történhet, amellyel a frekvencia beállítására szinkron fordulatra hozzuk a forgórészt. A további egyeztetések után a hálózatra kapcsolás elvégezhető. Legtöbbször a pólussarukba épített indító kalicka segítségével történhet meg ez a művelet. A kalickákkal aszinkron módra közel szinkron fordulatszámra gyorsul a forgórész. Ezután a forgórész tekercselés egyenáramú gerjesztésével megjelenik a szinkronozó nyomaték és a gép „beugrik” a szinkronba. Ezért is ideális az erőművekben generátorként használni a szinkrongépeket, mert ott a forgórész a turbinák működésével eleve rendelkezik a szükséges fordulatszámmal.

A gépek kialakítása

A szinkrongenerátor felépítését tekintve nem sokban különbözik az aszinkronmotortól. Lemezelt állórészük hornyaiban általában háromfázisú tekercselés van. Forgórészük egyenárammal gerjesztett póluskerék, amely tömör vagy lemezelt vasból készül. Lehet hengeres vagy kiálló pólusú. Hengeres forgórész esetén a gerjesztő tekercseket hornyokban helyezik el. Az aszinkronmotoroknál a lemezelt vastest kb. 0,5 mm vastag körgyűrű alakú lemezekből áll, belső kerülete mentén hornyok találhatók. A tekercsvégek a kapocstáblához vannak kivezetve, melyek Δ vagy Y kapcsolásban csatlakoznak a háromfázisú hálózathoz. A forgórész is háromfázisú tekercselést tartalmaz, melyet általában Y-ba kapcsolnak. A tekercsvégek a tengelyen elhelyezett csúszógyűrűhöz csatlakoznak.

Karbantartás, javíthatóság

Az aszinkronmotorok szakszerű üzemeltetés esetén ritkán hibásodnak meg. A leggyakoribb hibák mechanikai jellegűek, főleg csapágyazásra vezethetők vissza. Emiatt javításuk általában kevésbé eszközigényes, viszont a ritkábban előforduló, de komolyabb meghibásodások megfelelően gépesített szakműhelyt igényelnek. A legegyszerűbb mechanikai meghibásodások elhárítása során is különös figyelemmel kell lenni a villamos részek épségének megóvására, az alapvető villamos méréseket (szigetelési szilárdság, üresjárási, rövidzárási mérés stb.) ez esetben is el kell végezni. A kisebb teljesítményű, kalickás forgórészű gépek esetében a villamos meghibásodásokat legtöbbször az állórész tekercselés szigetelési állapotának leromlása, menet- ill. testzárlata jelenti. Ezeknek a hibáknak a javításához gyakran elegendő egy alapos tisztítás, szárítás és egy gondosan elvégzett regeneráló impregnálás. A zárlati meghibásodások szinte minden esetben újratekercseléssel szüntethetők meg. A nagyobb teljesítményű 0,4 kV-os indukciós gépek forgórészei többnyire tekercseltek, csúszógyűrűkkel rendelkeznek, amely újabb meghibásodási lehetőséget jelent. A forgórészek meghibásodásait leggyakrabban a tengelyvégek, csapágyhelyek, tekercselés, csúszógyűrűk sérülései jelentik. Ezen hibák javítása már nagyobb szakértelmet és komoly felszereltségű szakműhelyt igényel.

A villamos iparban az egyik legdrágább berendezés a generátor, ezért ezeket kell a leginkább óvni a különböző védelmi berendezésekkel. Karbantartása nagy szakértelmet igényel, különös tekintettel az erőművi generátorok esetére. Házilag a kisebb generátorok sem javíthatók, a beavatkozások jól felszerelt szakműhelyt igényelnek.  

A fentiekben néhány gondolat erejéig összefoglaltuk a szinkron- és az aszinkrongépek működését a gyakorlatban. Sokszor nem egészen világos, hogy mit is értünk egyik, vagy másik berendezés neve alatt. Fontos, hogy mindkét gép működhet generátoros, motoros üzemben is, de a gyakorlat szerint a szinkronmotort üzemeltetik generátorként, az aszinkrongépet pedig motorként. Összefoglalva a lényeget, az aszinkrongép fordulatszáma kisebb, mint a hálózat keltette forgó mágneses tér fordulatszáma, a szinkrongépé pedig megegyezik azzal.

---